brânză proaspătă de vaci

Universitatea „ Vasile Alecsandri”, din Bacău

Facultatea de Inginerie Specializarea: Ingineria Produselor Alimentare

Proiect la „ Tehnologii şi utilaj în industria laptelui”

Temă proiect:

Proiectarea unei secţii de prelucrare a laptelui în vederea obţinerii de brânză proaspătă de vaci cu un conţinut de grăsime de 25%, cu o capacitate de o tonă pe lună produs finit

Coordonator:

Student:

Asist. Univ. Dr. Ing. ,

Georgiana

Vasilica Alisa Aruş

Grupa: 1031 A

2011-2012 1

Cuprins

2

Memoriu justificativ

3

Introducere

4

Capitolul I. Elemente de inginerie tehnologică

5

1.1.

Caracteristicile materiilor prime şi auxiliare

5

1.2.

Caracteristicile materialelor şi ambalajelor

7

1.3.

Caracteristicile produsului finit

8

1.4.

Analiza factorilor tehnologici

9

1.5.

Variante tehnologice de obţinere a brânzei proaspete de vacă

1

1.6.

Descrierea variantei tehnologice adoptate

1

1.6.1. Etapele fabricării brânzei proaspete de vaci

1

1.7.

Chimismul proceselor tehnologice

2

1.8.

Bilanţ de materiale, randamente de fabricaţie şi consumuri specifice

1

1.9.

Bilanţ termic

3

Capitolul II. Subprodusele de fabricaţie

1

Capitolul III. Concluzii

7

Anexe

1

Bibliografie

9 2 7 2 9 3 0 3 1 3 2

3

Memoriu justificativ

Pe parcursul evoluţiei sale istorice, omul a dezvoltat multe tehnologii de prelucrare a alimentelor existente în natură, datorită modificărilor nutriţionale suferite. Pe lângă dezvoltarea de tehnologii de prelucrare a alimentelor, el a reuşit să îmbunătăţească şi chiar să perfecţioneze aceste tehnologii pentru a obţine produse superioare din punct de vedere calitativ. Prezentul proiect descrie modalitatea de obţinere a brânzei proaspete de vaci. Brânza proaspătă de vaci se clasifică în mai multe tipuri, în funcţie de grăsime. Aceasta poate fi grasă (peste 40% grăsime), semigrasă (cel puţin 20 % grăsime) şi slabă (cu maxim 20% grăsime). Produsul finit poate fi obţinut prin mai multe metode: metoda clasică, metoda mecanizat cu separator de coagul şi procedeul mecanizat în vana Schullenburg. În aceast proiect, pentru a ajunge la produsul finit brânză proaspătă de vaci cu 25% grăsime, am ales ca metodă de obţinere, procedeul mecanizat cu separator de coagul.

4

Introducere

Brânzeturile sunt produse lactate importante în alimentaţia omului. Ele conţin o serie de elemente cu valoare nutritivă ridicată de care organismul are nevoie: substanţe proteice (componente de bază), grăsime, săruri minerale, vitamine, etc. Imediat după preparare, componenţa chimică a brânzeturilor este apropiată de cea a materiei prime din care au provenit (lapte + smântână). Din punct de vedere energetic şi datorită aportului caloric, brânzeturile sunt importante în dieta zilnică. Brânzeturile se fabrică într-o gamă largă de sortimente: în funcţie de materia primă utilizată sau în funţie de procedeul de obţinere adoptat. La nivel industrial, brânzeturile se obţin în fabrici moderne, dotate cu instalţii şi utilaje care asigură aplicarea tehnologiei de fabricaţie specifică fiecărui sortiment. Unele produse se pot obţine şi la nivel casnic, în gospodării, ca de exemplu: brânza de vacă, brânza telemea, caşul, etc. Pentru obţinerea unor produse de calitate este necesar să se respecte anumite reguli în procesul de fabricare.

5

Capitolul I. Elemente de inginerie tehnologică 1.1.

Caracteristicile materiilor prime şi auxiliare

Materia primă folosită la obţinerea brânzei proaspete de vaci este laptele de vacă, pasteurizat, normalizat şi răcit la 23-28ºC. În gospodăriile din mediul rural, se foloseşte laptele crud, proaspăt muls. Primele aspecte privind calitatea materiei prime folosite la obţinerea brânzei proaspete sunt: •

Să fie natural, să provină de la animale sănătoase, să aibă culoarea, gustul şi mirosul caracteristice;

•

Să fie proaspăt muls, curat, să aibă aciditate normală (să nu fie acru);

•

Să nu se folosească în procesul de producţie colostrul. Pentru a realiza un produs de calitate, laptele care urmează a fi prelucrat trebuie să

îndeplinească o serie de condiţii organoleptice, fizico-chimice şi microbiologice. Proprietăţile organoleptice se referă la aspect, consistenţă, culoare, miros, gust, permit aprecierea calităţii laptelui pentru consumul direct, alegerea căii de valorificare ulterioară printr-un procedeu tehnologic, depistarea falsurilor, prevenirea sau remedierea eventualelor surse de alterare. •

Aspectul: se consideră un lapte normal cel care are un aspect fizic macroscopic omogen, o uşoară opalescenţă la întinderea unei picături de lapte sub formă de film.

•

Consistenţa: un lapte normal de calitate prezintă o fluiditate caracteristică, nefiind nici prea vâscos, nici prea fluid sau prea mucilaginos.

6

•

Culoarea: laptele de vacă are culoare alb mată, cu nuanţe discrete specifice animalului de la care provine. Nuanţa este determinată de cantitatea şi granulometria grăsimilor şi de prezenţa pigmenţilor: caroten şi clorofilă

•

Mirosul: agreabil, specific, în funcţie de specia animalului de la care provine.

•

Gustul: plăcut, caracteristic, uşor dulceag.

•

Gradul de impuritate: cantitatea de impurităţi solide pe unitate de volum de lapte, numărul de microorganisme pe unitate de volum de lapte. În funcţie de gradul de impuritate, deosebim trei clase de calitate: calitatea I cu maxim 0,2 mg/L impurităţi, calitatea a II a cu valori cuprinse între 0,2-0,5 mg/l şi calitatea a III a cu minim 0,5 mg/l impurităţi. Caracteristici fizico-chimice:

•

Densitatea laptelui: este criteriul de bază în aprecierea comercială a laptelui. În general, densitatea relativă este de 1027-1034 kg/m3, iar densitatea medie este de 1030 kg/m3 la laptele de vacă.

•

Conţinutul de grăsime: pentru brânza proaspătă de vaci se foloseşte lapte cu 5% grăsime.

•

Aciditatea: poate fi exprimată în valori titrabile sau în valori de pH. Laptele proaspăt are caracter amfoter, uşor acid. pH-ul are valori cuprinse între 6,3-6,5. Aciditatea totală este de 16-18ºT, dar la recepţie se cer valori de 19-24ºT. Pentru brânzeturi se foloseşte laptele cu aciditate mai mare de 20ºT.

•

Punctul de congelare: oferă criterii de apreciere a integrităţii laptelui, deoarece punctul crioscopic la lapte este de -0,555ºC şi acesta tinde spre 0ºC atunci când laptele este falsificat cu apă.

•

Punctul de fierbere: reprezintă un indiciu de falsificare a laptelui având în vedere oscilaţiile punctului de fierbere sub sau peste 100,5ºC la presiune normală. De asemenea pentru depistarea falsificării laptelui cu apă se mai fac determinări

privind conductibilitatea electrică, tensiunea superficială şi vâscozitatea. •

Căldura specifică: pentru laptele normal aceasta ia valori cuprinse între 0,92-0,94 cal/g∙K.

7

•

Conductibilitatea electrică: se referă la rezistenţa pe care o manifestă laptele la trecerea unui curent electric. Valorile acestei mărimi sunt de 175-200 Ω.

•

Indicele de refracţie: 38-40ºZeiss.

•

Tensiunea superficială: cu cât tensiunea superficială este mai mare, cu atât capacitatea de udare a laptelui este mai mică. Pentru laptele normal, tensiunea superficială este de 52-54 dyne/cm2.

•

Vâscozitatea laptelui: laptele este de circa două ori mai vâscos decât apa, iar ridicarea temperaturii sau diluarea laptelui cu apă reduce valoarea acestui parametru. Proprietăţi microbiologice: parametrii microbiologici şi toxicologici (metale

grele, reziduuri chimice) trebuie să se încadreze în limitele maxime admise stabilite prin legislaţia sanitară şi sanitar veterinară în vigoare. Laptele proaspăt muls este un mediu favorabil dezvoltării microorganismelor ce pot fi intrinseci (microflora esnţială: bacterii utile precum bacteriile lactice) sau extrinseci (microflora de infecţie: bacterii dăunătoare). Pe lângă bacterii mai întâlnim şi drojdii, mucegaiuri şi bacteriofagi. La fabricarea brânzei proaspete de vaci, laptele integral se normalizează prin adăugare de smântână, iar după pasteurizarea laptelui se adaugă culturi lactice şi clorură de calciu. Acestea sunt considerate materii auxiliare la obţinerea brânzei proaspete de vaci. Bacteriile lactice se introduc în procesul tehnologic sub formă de maia de bacterii lactice acidifiante şi aromatizante (Streptococcus lactis, Streptococcus diacetilactis). Smăntâna joacă un rol important pentru obţinerea brânzei proaspete de vaci cu 25% grăsime, deoarece normalizează laptele integral la un conţinut de 5% grăsime, dorit pentru fabricarea brânzei semigrase.

1.2.

Caracteristicile materialelor şi ambalajelor

8

Brânza proaspătă de vacă se ambalează în conformitate cu reglementările sanitar veterinare. Prin ambalare se previne contactul cu mediul înconjurător (aer, lumină, umiditate), deshidratarea (uscarea) şi infectarea cu microorganisme (drojdii, mucegaiuri) Ambalajele se folosesc în funcţie de sortimentul de brânză. Cele mai frecvent utilizate sunt: •

Hârtia imitaţie de pergament prezintă avantajul că este mai rezistentă şi nu se înmoaie când se umezeşte. Se utilizează pentru păstrarea pe scurtă durată.

•

Folia de aluminiu este superioară din punct de vedere calitativ. Este impermeabilă la vaporii de apă, prin folosirea ei se evită deshidratarea produsului.

•

Ambalaje de sticlă: borcane acoperite cu celofan umezit.

•

Materiale plastice, folosite din ce în ce mai mult datorită rezistenţei mecanice şi permeabilităţii diferenţiate faţă de vapori şi gaze.

•

Pungi din material plastic, pentru brânza telemea maturată, fără saramură.

1.3.

Caracteristicile produsului finit

Brânzeturile sunt produse nefermentate sau fermentate, alcătuite în principal din cazeină, care formează matricea proteică în care este înglobată grăsimea, cantităţi variabile de lactoză, săruri minerale, vitamine. Gama sortimentală de brânzeturi este foarte mare, diferitele sortimente deosebindu-se între ele prin materia primă folosită şi prin procesul tehnologic care determină caracteristicile senzoriale, fizico-chimice şi microbiologice. Din punct de vedere organoleptic, brânza trebuie să prezinte următoarele caracteristici: •

Aspect: pastă omogenă, curată, fără eliminare de zer.

•

Consistenţă: pastă fină, cremoasă, nesfărâmicioasă. Se admite consistenţă slab grunjoasă la brânza semigrasă şi slabă.

•

Culoare: albă până la alb-gălbuie, uniformă în toată masa

•

Miros: plăcut, de fermentaţie lactică, fără miros străin

9

•

Gust: plăcut, de fermentaţie lactică, fără gust străin (acru, amar, de mucegai, de afumat, de drojdii, etc.) Proprietăţile fizico-chimice pe care trebuie să la îndeplinească brânza sunt:

•

Grăsime raportată la substanţa uscată, minimum %: pentru brânza foarte grasă 50, pentru brânza grasă 27, pentru brânza semigrasă 20, pentru brânza slabă 5.

•

Substanţă uscată, minimum %: pentru brânza foarte grasă 40, pentru cea grasă 30, semigrasă 20, pentru brânza slabă 20

•

Substanţe proteice, minimum %: brânză foarte grasă-14, grasă-15, semigrasă15.5, slabă-17.

•

Aciditatea, ºT, maximum: brânză foarte grasă-190, grasă-190, semigrasă-200, slabă-210. aciditatea brânzei proaspete comerciale poate fi cu mai mare cu maxim 10ºT.

•

Temperatura la livrare este de maximum 8ºC indiferent de tipul de brânză. Din punct de vedere microbiologic, în brânza proaspătă de vacă se găsesc:

bacteriile lactice provenite din microflora esenţială a laptelui, enzime coagulante, germeni, celule somatice şi Stafilococus Aureus. Brânza proaspătă de vacă cu un conţinut de 25% grăsime (raportat la substanţa uscată) face parte din categoria brânzeturilor semigrase. 1.4. Analiza factorilor tehnologici care influenţează realizarea producţiei şi calitatea produsului finit Obţinerea unor produse de calitate superioară, uniformă şi constantă, este asigurată prin urmurirea desfăşurării procesului tehnologic în timpul fabricării brânzeturilor, cu respectarea parametrilor recomandaţi.Este necesar la obţinerea diferitelor şarje de brânzeturi să se determine principalii parametrii ai procesului de fabricaţie care se înscriu într-o fişă tehnologică.Astfel există posibilitatea de a se face o analiză a modului cum s-a desfăşurat procesul de fabricaţie, fie pentru a lua unele măsuri, preântâmpinând apariţia unor defecte, fie pentru a putea interpreta cauzele apariţiei acestor defecte. Fişele tehnologice pot fi detaliate sau simplificate, cuprinzând numai principalii parametri ai procesului de fabricaţie. Aceste fişe tehnologice au o importanţă 10

deosebită în special la fabricarea brânzeturilor semitari, pentru că la acest tip de brânzeturi pot să apară defecte de desen, de consistenţă şi balonare. Pentru aprecierea calităţii brânzeturilor se efectuează o serie de determinări, care permit să se stabilească dacă produsul respectiv se încadrează în prevederile standardelor sau specificaţiilor technice şi dacă acestea pot fi date în consum. Controlul constă din: 1.verificarea ambalării şi marcării 2.examenul organoleptic 3.analiza chimică şi microbiologică 1. Verificarea ambalării şi marcării: Controlul calitativ începe prin verificarea ambalării, marcării, şi aspectului exterior al brănzeturilor, asupra unui număr de ambalaje sau bucăţi stabilite prin standarde, în funcţie de mărimea lotului analizat şi caracteristicile produsului. 2. Examenul organoleptic: Caracteristicile organoleptice ale produsului se determină conform instrucţiunilor prevăzute în standarde, după ce probele de examinat se aduc la temperatura de 15...20°C. Examenul organoleptic se efectuează în ordinea următoare: aspect exterior şi interior, culoare, consistenţă, miros şi gust. Aspectul exterior: se observă dacă forma este reglementară sau prezintă bombări; starea cojii (prezenţa crăpăturilor, a mucegaiului). În cazul bucăţilor parafinate, se controlează uniformitatea şi integritatea stratului de parafină. Aspectul în secţiune: se examinează într-o secţiune proaspăt făcută, prezenţa impurităţilor, dacă pasta este omogenă, stratificată, buretoasă etc. În cazul brânzeturilor tari cu desen caracteristic, se examinează prezenţa, forma şi repartiţia ochiurilor de fermentare. Culoarea: se examinează atât la exterior, cât şi în secţiune, observând nuanţa şi uniformitatea ei. Consistenţa pastei: se apreciază în momentul tăierii, prin gustare. Se apreciază în primul rând dacă este omogenă şi, în funcţie de sortiment, caracteristicile: moale, onctuasă, tare, cauciucoasă, sfărâmicioasă, nisipoasă. Mirosul şi gustul: se analizează aroma produsului şi se degustă. Se apreciază dacă gustul este specific şi aroma expresivă, caracteristice produsului respectiv. Se constată 11

prezenţa unor mirosuri şi gusturi străine (acru, amar,rânced, de nutreţ, drojdii, mucegai) 3. Recoltarea probelor şi pregătirea probelor pentru analiză: Pentru analiza de laborator, este necesară recoltarea unei probe medii de circa 200 g produs. În cazul brânzeturilor cu consistenţă moale, se ia probe din cel puţin trei locuri diferite ale masei de brânză, se taie bucăţi subţiri pe toată grosimea bucăţii. Penru celelalte brânzeturi, în special de format mare, mostrele se iau cu ajutorul unei sonde metalice, din diferite straturi. Probele recoltate se păstrează în vase de sticlă bine închise. Înainte de analiză proba se mărunţeşte şi se mojarează pentru omogenizare. A. Determinarea conţinutului de apă: Umiditatea brânzeturilor poate fi determinată prin: metoda uscării în parafină, metoda uscării în etuvă. B. Determinarea conţinutului de grăsime: Conţinutul de grăsime din brânză se determină prin metoda acid-butirometrică, ca şi în cazul analizei laptelui. Se foloseşte însă un butirometru special Van Gulik. Determinarea acidităţii: Aciditatea este o caracteristică importantă a produsului finit, în special la brinzeturile proaspete. De asemenea controlul acidităţii se efectueză şi în cursul procesului de fabricaţie, pentru a se urmări modul de desfăşurare a acestuia. Aciditatea se poate determină prin titrare sau prin determinarea pH-ului (cu ajutorul indicatoarelor sau cu pH-metru). 1.5.

Variante tehnologice de obţinere a brânzei proaspete de vacă

Pentru fabricarea brânzei proaspete, în funcţie de prelucrarea coagului se întâlnesc următoarele procedee: cel clasic (la vane şi cazane nemecanizate) şi cele mecanizate. Procedeul de fabricaţie clasic: laptele de vacă se normalizează la conţinutul de grăsime conform normelor în vigoare, în funcţie de sortimentul de brânză prospătă de vaci ce trebuie fabricat. Pasteurizarea laptelui se poate realiza în cazane sau în vane cu pereţi dubli, la temperatura de 63-65ºC, timp de 30 minute, fie în instalaţiile de pasteurizare cu plăci la temperatura de 71-73ºC, timp de 20-30 secunde.

12

Procedeul de fabricaţie mecanizat în vana Schullenburg: pentru mecanizarea procesului de fabricare a brânzei, mai ales a fazei de scurgere a zerului, se foloseşte vana mecanizată de tip Schullenburg. Această vană este compusă din vana de coagulare propriu-zisă (fixă) şi bazinpresă cu site (mobil) pentru zer, acţionat hidraulic, cu funcţionare automată. Procedeul de fabricaţie mecanizat cu separator de coagul: cu ajutorul separatorului centrifugal se realizează o separare continuă a zerului din masa de coagul. Aceste instalaţii au o capacitate de producţie mare, asigură igienă perfectă întregului proces, însă cu acest separator se poate obţine doar brânza dietetică din lapte smântânit (Dâmboviţa). Schema bloc a variantei tehnologice adoptate Recepţia laptelui

Filtrarea laptelui Normalizarea laptelui

smântână

Pasteurizarea laptelui

Racirea laptelui Clorură de calciu Pregătirea laptelui pentru închegare Închegarea laptelui

Prelucrarea coagului

Scoaterea coagului din vană 13

Culturi lactice Enzimă coagulantă Zer Zer

Pastificarea şi răcirea brânzei Ambalarea brânzei

Depozitarea brânzei

Fig. 1. Procesul de obţinere a brânzei proaspete de vacă

1.6.1. Etapele fabricării brânzei proaspete de vaci 1. Recepţia calitativă Este o importantă operaţiune a procesului tehnologic ce trebuie executată cu multă atenţie. Aceasta constă în determinarea parametrilor calitativi prevăzuţi în STAS în normele igienico sanitare: − proprietăţi organoleptice: aspect, consistenţă, culoare, miros, şi gust. − proprietăţi fizice şi chimice: aciditate, densitate, conţinut de grasime, substanţă uscată, titru proteic, gradul de impurificare şi temperatura. − proprietăţi biochimice: proba reductazei. − parametrii microbiologici: numărul total de germeni, numărul celulelor somatice şi Stafilococus Aureus. La secţiile de fabricare a brânzeturilor este indicat ca aceste determinări să fie completate periodic cu proba coagulării laptelui care oferă indicaţii preţioase, în baza cărora se pot face aprecieri privind comportarea laptelui la închegare. 2. Recepţia cantitativă

14

Este operaţiunea prin care se stabileşte cantitatea de lapte recepţionat de către secţia de fabricaţie şi se face volumetric prin măsurarea întregii cantităţi, care apoi se exprimă în litri. Modul în care se efectuează măsurarea sau cântărirea diferă în funcţie de dotarea secţiei şi de tipul ambalajelor în care este transportat laptele. 3. Filtrarea şi curăţirea laptelui Cu toate măsurile ce se iau, în lapte pătrund pe căi diferite, destul de multe impurităţi formate din particule de praf, păr de animale, murdărie din grajd, resturi de nutreţ, nisip, care trebuiesc îndepărtate înaintea trecerii laptelui la prelucrare, operaţiune ce se face prin filtrare şi prin curăţirea cu curăţitoare centrifugale. Cea mai simplă metodă de filtarare constă în trecerea laptelui prin mai multe straturi de tifon (4-6 straturi), operaţiune ce poate fi făcută în mai multe locuri ale traseului tehnologic înaintea pasteurizării, cum ar fi: la umplerea cilindrului de măsurare, la golirea laptelui în bazinul de recepţie, la golirea în vanele de prelucrare. Un sistem de filtrare mai perfecţionat constă în utilizarea filtrelor cu material filtrant executat dintr-o ţesătură metalică specială din inox. Acestea asigură filtrarea laptelui în flux continuu şi au construcţie simplă, fiind uşor de demontat pentru spălare şi curăţire. 4. Normalizarea laptelui În funcţie de conţinutul de grăsime, brânza proaspătă de vacă se clasifică în patru tipuri: foarte grasă, grasă, semigrasă, şi slabă. Toate produsele lactate ce se fabrică trebuie să aibă conţinutul de grăsime conform standardelor în vigoare. Dintre aceste sortimente cele mai fabricate şi solicitate de consumatori sunt: branza grasă, cu min. 27% grăsime raportată la substanţa uscată şi branza slabă, cu max. 20 % grăsime raportată la substanţa uscată, iar pentru obţinerea acestora, laptele se normalizează la conţinutul de grăsime. 5. Pasteurizarea laptelui

15

Este importantă pentru că asigură distrugerea bacteriilor patogene permite uniformizarea calităţii culturilor pure de bacterii lactice şi a altor culturi în vederea dirijării procesului de maturare, îmbogăţeşte consumul specific datorită reţinerii în brânză a unei părţi din proteinele serice (lactalbumina si lactoglobulina). Pasteurizarea laptelui destinat fabricării brânzeturilor proaspete se face în funcţie de utilajul existent în fabrică şi anume la temperatura 63-65ºC,, în vană cu pereţi dubli timp de 20-30 minute, pentru asigurarea calităţii din punct de vedere microbiologic.

6. Răcirea laptelui După pasteurizare laptele este răcit la temperatura de închegare, cuprinsă între 2225ºC, ce variază în funcţie de anotimp şi de temperatura din interiorul secţiei de fabricaţie. 7. Pregătirea laptelui pentru coagulare După pasteurizare laptele se răceşte la temperatura de 22-25ºC. Temperatura de coagulare se alege între aceste limite, în funcţie de sortimentul care se fabrică, precum şi de utilajele în care se face prelucrarea laptelui, adică de posibilităţile de menţinere a temperaturii în timpul procesului de maturare şi coagulare a laptelui. În laptele pasteurizat şi răcit la temperatura de coagulare, se adaugă maiaua de bacterii lactice acidifiante şi aromatizante 1-1,5%, de la caz la caz se adaugă clorura de calciu 10-15g la 100 l lapte pentru restabilirea echilibrului de ion de calciu solubil.

8. Închegarea laptelui

16

Se realizează, de regulă cu ajutorul enzimelor coagulante de origine animală (cheag, pepsină) sau microbiene (enzime coagulante de origine microbiană). Pentru coagularea a 10 kg lapte se foloseşte 1 g de cheag lichid. Închegarea se face timp de 40 min, la o temperatură de 35ºC. Cantitatea de cheag necesară coagulării se stabileşte după formula: C = L * S / 600 * t unde: C = cantitatea necesară de soluţie de cheag, în l; L = cantitatea de lapte care trebuie închegată, în l; S = timpul în care a avut loc coagularea probei, în s; t = timpul în care va trebui să coaguleze. 9. Prelucrarea coagulului Prelucrarea coagulului constă dintr-o mărunţire fină cu ajutorul agitatoarelor vanei, iar coagulul fluidificat urmează a fi trecut în separator şi astfel se elimină zerul. 10. Scoaterea coagulului din vană Se realizează prin trecerea masei de coagul fluidificat în separatorul de coagul cu ajutorul unei pompe cu debit continuu. Se recomandă utilizarea pompelor cu paleţi. Între pompă şi separator se intercalează o sită pentru a opri intrarea impurităţilor mecanice mai mari care ar putea înfunda orificiile de la partea inferioară a tobei. Imediat după filtru este montat un regulator de presiune, cu care se reglează debitul, şi un vizor pentru controlul alimentării separatorului cu coagul. Toba se aseamană din punct de vedere constuctiv cu cea a unui separatorcurăţitor. Talerele au găuri prin care se ridică coagulul la exterior, intervalele dintre talere sunt orientate de la exterior la interior. Toba separatorului de coagul, în comparaţie cu tobele obişnuite, are prevăzute spaţii în care se depun impurităţile (nămolul de separator).

17

În tobă are loc separarea coagulului de zer. Coagulul scurs, fiind mai greu, pătrunde prin nişte orificii situate la circumferinţa exterioară a tobei, se loveşte de peretele vertical şi cade într-un jgheab colector dispus în jurul tobei. De aici brânza este împinsă prin intermediul unor raclete rotative în pâlnia colectoare, de unde cu ajutorul unei pompe este trimisă direct la maşina de pastificat şi răcit. 11. Pastificarea şi răcirea brânzei Brânza proaspătă presată în mod corespunzător, este trecută cât mai repede la maşina de pastificat, unde este răcită la temperatura de 6...10ºC, prevenindu-se astfel creşterea acidităţii. Maşina de pastificat utilizată este formată dintr-un corp cilindric cu pereţi dubli, prin care circulă agentul de răcire (apă cu gheaţă cu temperatura de 0-1ºC), iar în interiorul cilindrului este prevăzut cu un şnec de o construcţie specială, cu nervuri, ce se roteşte acţionat de electromotorul cu reductor.Brânza proaspătă introdusă în pâlnia de alimentare este împinsă continuu de către şnec spre orificiul de evacuare, prevăzut cu o sită fină, prin care trece brânza şi de unde este introdusă în bidoane sau cărucioare pentru a fi ambalată în ambalaje mici. 12. Ambalarea brânzei În funcţie de destinaţie brănza de vaci poate fi ambalată în : − ambalaje mari (de transport): bidoane de aluminiu sau material plastic de 1015kg pentru produsul destinat consumurilor colective, pentru preparate culinare sau de patiserie; − ambalaje mici (de desfacere): pachete de formă paralelipipedică din folie metalizată, pungi, pahare sau caserole din material plastic cu greutatea de 0,2000,500kg, pentru desfacerea în reţeaua comercială. 13. Depozitarea brânzei

18

Brânza proaspătă de vacă ambalată în ambalaje mari (bidoane de 10-15kg) sau în ambalaje mici (pachete din folie metalizată, pahare sau caserole din material plastic aşezate în navete de pvc) se depozitează în camere frigorifice curate, dezinfectate, bine aerisite, fără mirosuri străine, la temperatură maximă de 8 grade şi umiditatea relativă a aerului de 80-85%. 1.7. Chimismul proceselor tehnologice În procesul de coagulare cazeina şi cele trei forme ale ei, (α, β, γ) în prezenţa căldurii şi a unor enzime din cheag precipită sub forme diferite. Formele α şi β precipită, obţinându-se aşa numitul coagul de brânză. Pentru ca procesul de coagulare a cazeinei să aibă loc, trebuie ca cele două variante α şi β să se afle într-o proporţie de peste 90%. Există o a patra variantă denumită K-cazeină, care constă într-un complex de interfaţă pentru celelalte trei forme structurale. K-cazeina este alcătuită, printre altele, de galactoză galactozamină, motiv pentru care este denumită glicoproteină, caracterizată printr-o mare solubilitate a ionilor de calciu. Cazeina K este un substrat specific al chimozinei din cheag şi coagulează sub formă de para-K-cazeină. Coagularea reprezintă înainte de toate un proces chimic. COO Cazeina

COOH Can + 2nHCl

Cazeina

COO

+NcaCl2 COOH

Cazeină + enzimă coagulantă

paracazeină + Săruri de calciu Paracazeinat de calciu

19

1.8. Bilanţ de materiale

1. Depozitarea:

BA

Depozitare

BE

(BM): GmBA = GmBD BA = BD = 1000 kg/lună = 1,89 kg/h Unde: BA = Brânză ambalată; Bd = Brânză depozitată

20

2. Ambalarea: Bpr

Ambalare

BA

P1 = 0,01%

(BM): GmBpr = GmBA + P1 Bpr = 1.89 + 0.0001 ∙ Bpr Bpr = 1.89 / (1 – 0.0001) Bpr = 1,8902 kg/h P1 = 0,0001 ∙ 1,8902 P1 = 0,0002 kg/h Unde: Bpr = brânză pastificată şi răcită; BA = brânză ambalată; P1 = pierderi la ambalare 3. Pastificarea şi răcirea:

Cp

Pastif. şi răcire

Bpr (BM): GmCp = GmBpr + P2 Cp = Bpr + 0.004 ∙ Cp Cp = Bpr / (1 – 0.004) 21

P2

Cp = 1,8902/0,996 Cp = 1,8977 kg/h P2 = 0,004 ∙ 1,8977 P2 = 0,0076 kg/h Unde: Cp = coagul presat; Bpr = brânză pastificată şi răcită; P2 = pierderi la pastificare şi răcire.

4. Scoaterea coagului din vană

Cpr

Scoaterea coagului

Cp

Z1

(BM): GmCpr = GmCp + GmZ1 + P1 GmZ = (µL - µB) Z = 88-80 = 8%, de unde: − 2% din zer se pierde la prelucrarea coagului; − 6% se pierde la scoaterea coagului din vană. Cpr = Cp + 0,06 ∙ Cpr + 0,015 ∙ Cpr Cpr = Cp / (1 – 0,06 – 0,015) Cpr = 1,8977 / 0,925 Cpr = 2,0516 kg/h 22

P3

Z1 = 0,06 ∙ 2,0516 = 0,1231 kg/h P3 = 0,015 ∙ 2,0516 = 0,0308 kg/h Unde: Cpr = coagul prelucrat; Cp = coagul presat; Z1 = zer; P3 = pierderi la scoaterea coagului din vană.

5. Prelucrarea coagului:

Lî

Prelucrarea coagul

Cpr

Z2

(BM): GmLî = GmCpr + GmZ2 + GmP4 Lî = Cpr + 0,02 ∙ Lî + 0,001 ∙ Lî Lî = Cpr / (1 – 0,02 – 0,001) Lî = 2,0516 / 0,979 Lî = 2,0956 kg/h Z2 = 0,02 ∙ 2,0956 Z2 = 0,0419 kg/h P4 = 0,001 ∙ 2,0956 P4 = 0,0021 kg/h

23

P4

6. Închegarea laptelui Lîns

E

Închegarea

Lî

P5

(BM): GmLîns + GmE = GmLî + GmP4 Lîns + 0,015 ∙ Lîns = Lî + 0,01 ∙ ( Lîns + E ) Lîns = Lî / (1 + 0,0015 - 0.01 – 0.00015) Lîns = 2,0956 / 1,0049 Lîns = 2,0854 kg/h E = 0,015 ∙ 2,0854 E = 0,0313 kg/h P5 = 0,01 ∙ ( 2,0854 + 0,0313 ) P5 = 0,0211 kg/h Unde: Lîns = lapte însămânţat; Lî = lapte închegat; E = enzime coagulante; P5 = pierderi la închegarea laptelui. 7. Pregătirea laptelui pentru închegare

Lr

CaCl2

C.L.

Pregătirea laptelui pentru închegare 24

Lîns

P6

(BM): GmLr + GmCaCl2 + GmC.L. = GmLîns + GmP6 Lr + 0,00015 ∙ Lr + 0,015 ∙ Lr = Lîns + 0.0001 (Lr + 0.00015 ∙ Lr + 0,015 ∙ Lr) Lr = Lîns / (1 + 0,00015 + 0,015 – 0,001 – 0,00000015 – 0,000015) Lr = 2,0854 / 1,0141 = 2,0564 kg/h CaCl2 = 0,00015 ∙ 2,0564 = 0,0003 kg/h C.L. = 0,015 ∙ 2,0564 = 0,0308 kg/h P6 = 0,001 ∙ (2,0564 ∙ 0,0003 ∙ 0,0308) = 0,001 ∙ 2,0875 = 0,0021 kg/h 8. Răcirea: Lp Răcirea

Lr

(BM): Lp = Lr = 2,0564 kg/h 9. Pasteurizarea: LN Pasteurizare LP (BM): GmLn = GmLp + P7 25

P7

LN = LP + 0,004 ∙ LN LN = LP / (1 – 0.004) LN = 2.0564 / 0.996 = 2,0647 kg/h P7 = 0.004 ∙ 2.0564 = 0,0083 kg/h 10. Normalizarea: LF

S

LN Normalizare

(BM): GmLf + GmS = GmLn

Pentru obţinerea brânzei proaspete de vaci cu 25% grăsime se foloseşte un lapte de 5% grăsime. Se ajunge la acest procentaj de la un lapte integral de 3,2% grâsime, adăugând smântână cu 12% grăsime. Pentru aflarea cantităţii de lapte şi a cantităţii de smântână utilizate la normalizare se foloseşte metoda: pătratul lui Pearson. 3,2

7 5

12

1,8

Astfel, pentru fiecare 7 părţi de LF cu 3,2% grăsime se adaugă 1,8 părţi de smântână cu 12% grăsime. 8,8................7 2,0647..........x X = (2,0647 ∙ 6) / 8,8 = 1,6424 kg/h Lf S = LN – LF S = 2.0647 – 1.6424 = 0,4223 kg/h 11. Filtrarea: Lr Filtrare

26

LF

P8

(BM): GmLr = GmLf + GmP8 L r = L F + P8 Lr = LF + 0,001 ∙ Lr Lr = LF / (1 – 0,001) Lr = 1,6424 / 0,999 = 1,644 kg/h P8 = 0,001 ∙ 1,644 = 0,0016 kg/h 12. Recepţia: LI Recepţia

Lr

(BM): GmLi = GmLr LI = Lr = 1,644 kg/h

Consumuri specifice şi randamente de fabricaţie: 1. Randament de fabricaţie η = (cantitatea de produs finit / cantitatea de materie primă) ∙ 100 η = [cantitatea de brânză / (cantitatea de LI + cantitatea de S)] ∙ 100 η = [1,89 / (1,644 + 0,4223)] ∙ 100 η = 91,47%

27

2. Consumuri specifice Csp = cantitatea de materie primă / cantitatea de produs finit Csp(Li) = 1,644 / 1,89 = 0,86 Csp(S) = 0,4223 / 1,89 = 0,22 Csp(CL) = 0,0308 / 1,89 = 0,016 Csp(CaCl2) = 0,0003 / 1,89 = 0,00016 Csp(E) = 0,0313 / 1,89 = 0,017

1.9.

Bilanţ termic

1. Pasteurizare: LN20ºC Ab80ºC

Pasteurizare LN63ºC

GmAb = GmLn ∙ (rLn / rAb) rAb 80ºC = 2310 kj/kg rAb 70ºC = 2333 kj/kg rAb = (2310 + 2333) / 2 = 2321,5 kj/kg rLn 20ºC = 2453 kj/kg rLn 63ºC = 2310 kj/kg rLn = (2453 + 2310) / 2 = 2381,5 kj/kg Ab = 2.0647 ∙ (2381.5 / 2321.5) Ab = 2.12 kg/h

28

Ab70ºC

2. Răcirea

LP63ºC Ar20ºC

Racire Lr20ºC

GmAr = GmLn ∙ (rL / Cpmed ∙ ΔT) Cpmed = 4190 kj/kg ∙ K ΔT = 30ºC – 10ºC = 20ºC ΔT = 303.15 K + 283.15 K = 20 K Ar = 2.0564 ∙ (2381.5 / 4190 ∙ 20) Ar = 0.058 kg/h

29

Aru30ºC

Capitolul II. Subprodusele de fabricaţie şi posibilităţi de valorificare, reciclare, depoluare a mediului Subprodusul obţinut la fabricarea brânzei proaspete de vaci este zerul. Acesta are în componenţa sa substanţe valoroase din substanţa uscată a laptelui, precum: cazeină, lactoză, vitamine şi microelemente. Având în vedere compoziţia în substanţe nutritive, vitamine şi săruri minerale, se apreciază că valoarea alimentară a 3 kg de zer este echivalentă cu cea a unui kg de lapte, valoarea energetică fiind de 795 – 1046kJ/kg, în funcţie de conţinutul în lactoză (Zalasko, M.V., 1990). Deversarea lui poluează mediul natural, consumul biologic de oxigen (CBO) fiind 50 g/l la zer în comparaţie cu aproximativ 0,3 g/l al apelor reziduale evacuate de centrele urbane. Utilizarea zerului pentru irigarea terenurilor duce, în timp, la o mineralizare excesivă, iar ca hrană pentru animale nu este eficientă din punct de vedere economic, 1kg proteină realizându-se din 1,7 tone de zer. Valorificarea zerului se poate face pe cale biotehnologică asupra componentelor valoroase ale zerului, prin cultivarea de tulpini fungice selecţionate din medii naturale, incluse în colecţia MIUG, aparţinând genurilor Geotrichum şi Kluyveromyces. Prin asimilarea compuşilor organici se reduce conţinutul de substanţe dizolvate, încât prin separarea mecanică a biomasei proteice brute, aceasta poate fi valorificată în alimentaţie şi furajare, iar lichidul rezultat poate fi deversat în apele naturale, fără implicaţii ecologice. Folosirea zerului in calitate de mediu nutritiv pentru obţinerea de biomasă prin metabolizarea aerobă a lactozei a permis cercetătorilor selecţionarea de microorganisme capabile să producă randamente superioare de conversie a lactozei, să stabilească condiţii tehnologice optime şi să elaboreze procedee industriale de fabricaţie (Hrantov G.H., 1976, Wasserman, A.E. 1956,1970). 30

Prin cultivarea tulpinilor fungice selecţionate, indiferent de aciditatea şi conţinutul de lactoză iniţial al zerului, după 48 ore de fermentare se obţine o reducere de peste 70% a substanţelor solubile dizolvate. Acest fapt ne permite să apreciem că biotehnologia de valorificare a nutrienţilor din zer prin cultivarea de tulpini fungice selecţionate şi conversia acestora în proteină fungică conduce la obţinerea unui efluent epuizat ce nu mai prezintă risc din punct de vedere ecologic.

Capitolul III. Concluzii

Prin realizarea acestei teme, am învăţat fluxul tehnologic de obţinere a brânzei proaspete de vaci cu 25% grăsime (semigrasă). Este foarte important să se respecte cu stricteţe toate indicaţiile procesului tehnologic, pentru ca să nu apară defecte la produsul finit. Aceste defecte pot fi: consistenţă sfărâmicioasă, aciditate ridicată (în cazul folosirii unei cantităţi prea mari de culturi lactice, în cazul scurgerii întârziate a zerului, depozitarea brânzei la temperaturi ridicate, etc.), gust amar (cantitate mare de enzimă coagulantă), gust de drojdie, gust de mucegăit (prelucrarea în condiţii neigienice). Se recomandă adoptarea unui procedeu de fabricaţie mecanizat cu un separator de coagul, care asigură o calitate superioară produsului finit. În procesul tehnologic, la normalizarea laptelui se adaugă smântână pentru a creşte conţinutul de grăsime a laptelui integral şi totodată creşte şi conţinutul de grăsime al brânzei proaspete de vaci. Astfel, randamentul de fabricaţie este de 91,47%.

31

Anexe

Tabel cu bilanţ global de materiale Fig.1. Schema bloc de operaţii Fig. 2. Linia tehnologică de obţinere a brânzei proaspete de vaci Fig. 3. Desenul de ansamblu al utilajului principal: separator de coagul

32

Bibliografie Aruş V. A. „Tehnologii şi utilaj în industria laptelui – note de curs” Azzouz A. „Utilaj şi tehnologie în industria laptelui – îndrumar de laborator”, Casa Editorială Demiurg Iaşi 2001 Azzouz A. „Utilaj şi tehnologii în industria laptelui – partea a III-a, Derivatele lactate”, Casa Editorială Demiurg Iaşi 2000 Bibire L. „Aparate utilizate în industria alimentară - curs” 2000 Chintescu G. „Produse şi preparate lactate obţinute în gospodărie”, Editura Tehnică Bucureşti 1986 Chintescu G. „Îndrumător pentru tehnologia brânzeturilor”, Editura Tehnică Bucureşti Gavrilă L. „Operaţii unitare 1 – note de curs” SR 3664 „Brânză proaspătă de vacă”

33

Nr. Crt. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Materiale Brânză ambalată Brânză depozitată brânză pastificată şi răcită pierderi la ambalare coagul presat pierderi la pastificare şi răcire coagul prelucrat zer1 pierderi la scoaterea coagului din vană lapte închegat zer2 pierderi la prelucrarea coagului lapte însămânţat enzime coagulante pierderi la închegarea laptelui lapte răcit clorură de calciu culturi lactice pierdei la pregătirea laptelui pentru închegare lapte pasteurizat lapte normalizat pierderi la pasteurizare smântână lapte filtrat pierderi la filtrare lapte recepţionat lapte integral TOTAL Bilanţ global

34

Intrări

Ieşiri 1,89 0 1,8902 0 1,8977 0 2,0516 0 0 2,0956 0 0 2,0854 0,0313 0 2,0564 0,0003 0,0308

1,89 1,89 1,8902 0,0002 1,8977 0,0076 2,0516 0,1231 0,0308 2,0956 0,0419 0,0021 2,0854 0 0,0211 2,0564 0 0

U.M. kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h

0 2,0564 2,0647 0 0,4223 1,6424 0 1,644 1,644 23,5031

0,0021 2,0564 2,0647 0,0083 0 1,6424 0,0016 1,644 1,644 23,5031

kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h